Расчет вторичных отстойников после аэротенков

3.5.6. Расчет вторичных отстойников после аэротенков.

В качестве вторичных отстойников в проекте предусмотрены отстойники с вращающимся сборно-распределительным устройством конструкции Скирдова. Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке q_ssa, м³/(м² * ч), определенной в п.2.5.6.

Согласно [1], при минимальном числе отстойников их расчетный объем необходимо увеличивать в 1.2 - 1.3 раза.

Суммарная площадь отстойной части всех отстойников:

1.3 * Q_max.ч

 F₀ = ¾¾¾¾¾, м², (3.49)

q_ssa

1.3 * 918.87

 F₀ = ¾¾¾¾¾¾ = 1271 м².

 0.94

Диаметр одного отстойника определен по формуле:

_____ ________

/ 4 * F₀ / 4 * 1271

 D = / ¾¾¾ = / ¾¾¾¾ = 28.5 м. (3.50)

Ö n * p Ö 2 * 3.14

Приняты к установке два типовых отстойника с вращающимся сборно-распределительным устройством. Третий отстойник предусмотрен для второй очереди строительства.

После реконструкции, при трех отстойниках D = 30 м, гидравлическая нагрузка во время дождя равна:

Q_max.ч^д  1803.2

q_ssa = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 0.85 м³/(м² * ч)

 F₀’ 2119.5

где F₀’ - площадь трех отстойников, м²;

p * D² 3.14 * 30²

F₀’ = n * ¾¾¾ = 3 * ¾¾¾¾ = 2119.5 м².

4 4

3.5.7. Расчет хлораторной и смесителя.

Дезинфекция сточных вод предусмотрена жидким хлором. Доза хлора согласно [1] принята a = 0.003 кг/м³.

Потребный максимальный расход хлора:

W_max = a * Q_max.ч = 0.003 * 918.87 = 2.76 кг/ч, (3.51)

где Q_max.ч - часовой расход сточных вод в час максимального водоотведения, м³/ч.

Среднечасовой расход хлора:

Q_сут 13775.7

W_ср = a * ¾¾ = 0.003 * ¾¾¾ = 1.72 кг/ч, (3.52)

 24 24

Суточный расход хлора:

W_сут = W_ср * 24 = 1.72 * 24 = 41.28 кг/сут. (3.53)

Месячный расход хлора:

W_мес = W_сут * 30 = 41.28 * 30 = 1238 кг/мес.  (3.54)

После реконструкции, при увеличении расхода стоков во время дождя расход хлора составит:

Потребный максимальный расход хлора определен по формуле (3.51):

W_max = 0.003 * 1803.2 = 5.41 кг/ч,

Среднечасовой расход хлора определен по формуле (3.52):

38083.6

W_ср = 0.003 * ¾¾¾ = 4.76 кг/ч,

24

Суточный расход хлора определен по формуле (3.53):

 W_сут = 4.76 * 24 = 114.24 кг/сут.

Для приготовления и дозирования раствора хлора в хлораторной предусмотрена установка двух вакуумных хлораторов ЛОНИИ-100 производительностью каждый 3 кг/ч. Один хлоратор рабочий, второй - резервный. Для смешения воды с хлором предусмотрено устройство смесителя типа ‘’лоток Паршаля’’, общая длина которого 13.63 м, ширина горловины и = 500 мм, ширина подводящего лотка B = 600 мм, длина лотка смесителя L = 6.1 м, потери напора в смесителе Dh составляют 0.20 м.

3.5.8. Расчет контактных резервуаров.

Контактные резервуары предназначаются для обеспечения контакта сточных вод с хлором. В качестве контактных резервуаров предусмотрены горизонтальные отстойники без скребков. Продолжительность контакта сточных вод с хлором, согласно [1], принимается ³ 30 мин. Схема горизонтального контактного резервуара приведена на рис.

Рабочий объем контактных резервуаров определен по формуле:

 W = Q _max.ч * t, м³. (3.55)

где t - продолжительность контакта сточных вод с хлором, ч.

W = 918.87 * 1.0 = 918.9 м³.

Глубина проточной части отстойников H = 2.5 м, их ширина B = 5 м (согласно [1] B = (2 - 5) * H), принимаем n = 2 отстойника.

Длина отстойника определена по формуле:

W 918.9

L = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 31 м. (3.56)

n * B * H 2 * 6 * 2.5

Соотношение L : H, согласно [1], должно находиться в пределах от 8 до 20, поэтому принимаем L = 31 м.

Объем осадка W_ос, выпадающего в контактных резервуарах, определено по формуле:

Q_сут 13775.72

W_ос = Q₀ * ¾¾ = 0.5 * ¾¾¾ = 6.9 м³, (3.57)

1000 1000

где Q₀ - количество осадка, приходящегося на 1 м³ сточной воды в сутки; согласно [1] Q₀ = 0.5 л/м³.

Высота слоя осадка в контактном резервуаре составляет:

 W_ос 6.9

h_ос = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0.02 м. (3.58)

n * B * L  2 * 6 * 31

Принимаем h_ос = 0.1 м.

Строительная высота контактного резервуара определена по формуле:

H_стр = h_б + H + h_н + h_ос = 0.3 + 2.5 + 0.3 + 0.1 = 3.2 м,

где h_б - высота борта, м; h_б = 0.3 м;

h_н - высота нейтрального слоя осадка, м; h_н = 0.3 м.

После реконструкции сети в полураздельную, во время расчетного дождя расход сточных вод резко возрастает и составляет:

Q_max.ч^д = 1803.2 м³/ч,

соответственно уменьшится время пребывания сточных вод в контактных резервуарах. Из формулы (3.55) выразим t:

t = W/Q_max.ч = 918.9/1803.2 = 0.51 ч.

3.5.9. Расчет илоуплотнителей.

Илоуплотнители предназначаются для предварительного уплотнения избыточного ила перед подачей его из вторичных отстойников в метантенки. В качестве илоуплотнителей используются вертикальные отстойники.

Расчет илоуплотнителей ведется на максимальный часовой приток избыточного активного ила, м³/ч,

P_max * Q_сут 179.6 * 13775.72

q_max = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 25.8 м³/ч, (3.59)

24 * C 24 * 4000

где C - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, г/м³;

P_max - содержание избыточного активного ила, г/м³;

 P_max = K_м * P = 1.2 * 149.7 = 179.6 мг/л, (3.60)

здесь K_м - коэффициент месячной неравномерности прироста ила, равный 1.2.

Суммарная площадь живого сечения труб илоуплотнителей F₀, м²:

q_max 25.8

 F_т = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0.24 м², (3.61)

3600 * V_тр 3.6 * 30

где V_тр - скорость в центральной трубе илоуплотнителя, согласно [1], V_тр <= 30 мм/с;

Суммарная площадь отстойной части илоуплотнителей F₀, м²:

q_ж 15.5

F₀ = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 43 м², (3.62)

3.6 * V₀ 3.6 * 0.1

где V₀ - скорость движения жидкости в отстойной зоне вертикального илоуплотнителя, принимается по [1] V₀<=0.1 мм/с;

q_ж - максимальный расход жидкости, м³/ч, отделяемой в процессе уплотнения;

q_ж = q_max * (W₁ - W₂)/(100 - W₂) = (3.63)

 99.2 - 98

 = 25.8 * ¾¾¾¾ = 15.5 м³/ч,

100 - 98

где W₁ и W₂ - влажность поступающего и уплотненного ила, %.

Число илоуплотнителей принимается равным n = 2.

Диаметр илоуплотнителя, м:

___________ ____________

/ 4 * (F_т + F₀) / 4 * (0.24 + 43)

D_г = / ¾¾¾¾¾ = / ¾¾¾¾¾¾ = 5.3 м. (3.64)

 Ö n * p Ö  2 * 3.14

Диаметр центральной трубы илоуплотнителя:

______ _______

/ 4 * F_т  / 4 * 0.24

d_т = / ¾¾¾ = / ¾¾¾ = 0.39 м. (3.65)

 Ö n * p Ö 2 * 3.14

Диаметр и высота раструба центральной трубы D_p и h_p:

D_p = h_p = 1.35 * d_т = 1.35 * 0.39 = 0.53 м. (3.66)

Диаметр отражательного щита D_щ:

D_щ = 1.3 * D_p = 1.3 * 0.53 = 0.69 м. (3.67)

Высота отстойной части илоуплотнителя:

h₀ = 3.6 * V₀ * t = 3.6 * 0.07 * 12 = 3 м, (3.68)

где t - продолжительность уплотнения ила в илоуплотнителе, принимается по СНИП, t = 12 ч.

Высота щели между низом центральной трубы и отражательным щитом:

q_max  25.8

h_щ = ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0.14 м; (3.69)

n * p * D_p * V_щ 2 * 3.14 * 0.53 * 15 * 3.6

где V_щ - скорость выхода ила из щели согласно [1] V_щ<=15 мм/с.

Высота усеченного конуса h_ус илоуплотнителя:

D - d₀ 5.3 - 0.5

h_ус = ¾¾¾ * tg a = ¾¾¾ * tg 60 = 4.16 м.  (3.70)

2 2

Объем усеченного конуса отстойника W_ус в м³:

 W_ус = (1/12) * p * h_ус * (D + D * d₀ + d₀), (3.71)

= (1/12) * 3.14 * 4.16 * (5.3² + 5.3 * 0.5 + 0.5²) = 33.7 м³.

Потребный объем иловой части илоуплотнителя:

100 - p₁  t_ил

W_ил = q_max * ¾¾¾ * ¾¾ =  (3.72)

100 - p₂  n

100 - 99.2 8

= 25.8 * ¾¾¾¾ * ¾¾ = 20.64 м³,

100 - 98 4

где p₂ - влажность уплотненного активного ила; согласно [1], p₂ = 98%;

t_ил - продолжительность пребывания ила в иловой части илоуплотнителя; t_ил = 8 ч.

Так как W_ил < W_ус, то иловая часть илоуплотнителя располагается в усеченном конусе его.

Строительная высота илоуплотнителя H_стр:

H_стр = h_б + h_щ + h_н + h₀ + h_ус,  (3.73)

H_стр = 0.3 + 0.14 + 0.3 + 3 + 4.16 = 7.9 м,

где h_н - высота нейтрального слоя, располагаемого в цилиндрической части сооружения, принимается 0.3 м.

3.5.10. Расчет метантенков.

Метантенки применяются для сбраживания осадков бытовых и производственных сточных вод. В метантенки поступает уплотненный избыточный ил из уплотнителей, а также осадок из первичных отстойников и контактных резервуаров.

Расчет метантенков производится в следующем порядке:

Суточное количество сухого вещества в осадке и активного ила, образующихся на станции, т, определены по следующим формулам:

K_см^вв * Э * k  255.4 * 0.7 * 1.2

Q_сух = ¾¾¾¾¾¾ * Q_сут = ¾¾¾¾¾¾¾ * 13775.72 = 3 т/сут, (3.74)

1000 * 1000 1000 * 1000

P_i - b  149.7 - 12

 И_сух = ¾¾¾¾¾ * Q_сут = ¾¾¾¾¾ * 13775.72 = 1.9 т/сут, (3.75)

1000 * 1000 1000 * 1000

где Э - эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках; Э = 70%;

k - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа; согласно [12] k = 1.2;

P_i - прирост активного ила, мг/л; см. п. 3.5.5;

b - вынос активного ила из вторичных отстойников, мг/л.

Количество беззольного вещества осадка и активного ила:

Q_сух * (100 - B_г) * (100 - З_ос) 3 * (100 - 5) * (100 - 30)

Q_без = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 2 т/сут, (3.76)

100 * 100 100 * 100

 И_сух * (100 - B_г) * (100 - З_ил) 1.9 * (100 - 5) * (100 - 25)

И_без = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 1.4 т/сут, (3.77)

100 * 100 100 * 100

где B_г и B_г’ - гигроскопическая влажность осадка и уплотненного избыточного ила; B_г = B_г’ = 5 %;

З_ил и З_ос - зольность сухого вещества осадка и избыточного активного ила; З_ил = 25 %, З_ос = 30 %.

Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут:

 100 * Q_сух 100 * 3

V_ос = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 50 м³/сут; (3.78)

(100 - W_ос) * r_ос (100 - 94) * 1

где W_ос - влажность сырого осадка из первичных отстойников, %;

r_ос - плотность осадка.

100 * И_сух 100 * 1.9

V_ил = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 63 м³/сут; (3.79)

(100 - W_ил) * r_ил (100 - 97) * 1

где W_ил - влажность уплотненного в илоуплотнителях избыточного активного ила, %;

r_ил - плотность уплотненного избыточного ила.

Общий расход осадков на станции:

-   по сухому веществу

M_сух = Q_сух + И_сух = 3 + 1.9 = 4.9 т/сут;  (3.80)

-   по беззольному веществу

М_без = Q_без + И_без = 2 + 1.4 = 3.4 т/сут; (3.81)

-   по объему смеси фактической влажности

М_общ = V_ос + V_ил = 50 + 63 = 113 м³/сут.  (3.82)

Средние значения влажности смеси и зольности, %:

B_см = 100 * (1 - М_сух/М_общ) = 100 * (1 - 4.9/113) = 95.7 %. (3.83)

é М_без ù

З_см = 100 * ½1 - ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾½ =

ë Q_сух * (100 - B_г)/100 + И_сух * (100 - B’)/100û

é 3.4  ù

= 100 * ½1 - ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ½ = 27 %. (3.84)

ë 3 * (100 - 5)/100 + 1.9 * (100 - 5)/100û

Суточная доза загрузки осадка в метантенк, согласно [1] d = 19 % (так как принят термофильный режим сбраживания осадка с T = 53°С).

Требуемый объем метантенков:

M_общ * 100 113 * 100

W_мет = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 595 м³. (3.85)

d 19

Принимаем к проектированию m = 2 метантенка.

Объем одного метантенка:

W_мет 595

W_мет’ = ¾¾ = ¾¾ = 297.5 м³.  (3.86)

m 2

Принят типовой метантенк:

-   полезный объем одного резервуара 500 м³,

-   диаметр D = 10 м,

-   высота верхнего конуса h_в.к = 1.45 м,

-   высота нижнего конуса h_н.к = 1.7 м,

-   высота цилиндрической части h_ц = 5 м,

-   строительная высота метантенка H_стр = 8.15 м.

Распад беззольного вещества осадка, загруженного в метантенк:

 Y = a - n * D = 49.3 - 0.17 * 10 = 47.6 %, (3.87)

где a - предел сбраживания осадка, %:

44 * И_без + 53 * Q_без 44 * 1.4 + 53 * 2

 a = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 49.3 %; (3.88)

M_без  3.4

n - экспериментальный коэффициент, зависящий от влажности осадка и температурного режима сбраживания, принимаемый по табл. 61 [1].

Объем метана, образующегося в метантенке при сбраживании осадка:

Y * M_безз 47.6 * 3400

W_г = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 1618 м³, (3.89)

100 * г 100 * 1

где г - плотность газа г = 1 кг/м³,

Потребная площадь газосборной горловины:

W_г  1618

F_г = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 1.16 м², (3.90)

m * 700 2 * 700

где 700 м³/м² в сутки - допустимый выход газа в метрах кубических на 1 м² площади газосборной горловины в сутки.

Диаметр газосборной горловины:

_______ ________

/ 4 * F_г.  / 4 * 1.16

D_г = / ¾¾¾ = / ¾¾¾¾ = 1.22 м. (3.91)

Ö p Ö 3.14

Потребный объем мокрых газгольдеров, предусмотренных для сбора и хранения газа, а также для выравнивания давления в газовой сети.

t * W_г 2 * 1618

W_гг = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 67.4 м³, (3.92)

m_г * 24 2 * 24

где t - время хранения газа в мокрых газгольдерах, ч;

m_г - число принятых газгольдеров.

По найденному объему одного газгольдера W_гг подобран типовой газгольдер 7-07-01/66 объемом 100 м³ с размерами: внутренний диаметр резервуара D_р = 7400 мм; внутренний диаметр колокола D_к = 6600 мм; высота газгольдера H = 7450 мм; высота резервуара H_р = 3450 мм; высота колокола H_к = 3400 мм.